2.2机械零件的主要失效形式.ppt

兰州理工大学技术工程学院 兰州理工大学技术工程学院 兰州理工大学技术工程学院 机械设计 机零机原教研室 2016年秋季学期 2.2 机械零件的主要失效形式、设计准则和一般过程 一、机械零件的主要失效形式 机械零件的失效：零件由于某种原因不能正常工作或丧失了工作能力 整体断裂 过大的变形 表面破坏 点 蚀 胶 合 磨粒磨损 腐蚀磨损 破坏正常工作条件引起的失效 2.2 机械零件的主要失效形式、设计准则和一般过程 整体断裂 1）零件在受拉、压、弯、剪和扭等外载荷作用下时，由于某一危险截面上的应力超过零件的强度极限而发生的断裂 2）零件在受变应力作用时，危险截面上发生的疲劳断裂 齿轮轮齿断裂 轴承内圈断裂 扛麻包 2.2 机械零件的主要失效形式、设计准则和一般过程 过大的变形 零件受载时将产生过大的弹性变形。当弹性变形量超过许用范围时将使零件或机械不能正常工作。 机床卡盘 塑性材料制作的零件，在勾搭载荷作用下会产生塑性变形，这不仅使材料的尺寸和形状发生改变，而且使零件丧失工作能力。 齿轮齿面塑形变形 轴承外圈塑性变形 2.2 机械零件的主要失效形式、设计准则和一般过程 表面破坏 表面破坏是发生在机械零件工作表上的一种失效。 1）点蚀 2）胶合 3）磨粒磨损 4）腐蚀磨损 破坏正常工作条件引起的失效 有些零件只有在一定的工作条件下才能正常工作，若破坏了这些必备条件则将发生不同类型的失效。 液体摩擦的滑动轴承，只有在存在完整的润滑油膜时才能正常工作。 带传动只有在传递的有效圆周力小于临界摩擦力时才能正常工作。 高速转动的零件，只有在转速与转动件系统的固有频率避开一个适当的间隔才能正常工作。 2.2 机械零件的主要失效形式、设计准则和一般过程 二、机械零件的设计准则 对于一个具体零件，要根据其主要失效形式采用相应的设计准则。 ? 强度准则 ? 刚度准则 ? 寿命准则 ? 振动稳定性准则 ? 耐磨性准则 ---确保零件不发生断裂破坏或过大的 塑性变形，是最基本的设计准则 ---确保零件不发生过大的弹性变形 ---通常与零件的疲劳、磨损、腐蚀相关 ---高速运转机械的设计应注重此项准则 ---针对零件的表面失效，进行条件性设计 2.2 机械零件的主要失效形式、设计准则和一般过程 1.强度准则 即： σ ≤σlim ----材料的极限应力 断裂破坏：σlim =σb (强度极限) 引入安全系数 S，得： σ≤σlim / S 或 σ≤[σ] ----许用应力 疲劳破坏：σlim =σr (疲劳极限) 残余变形：σlim =σs (屈服极限) ------指零件中的应力不得超过允许的限度 2.2 机械零件的主要失效形式、设计准则和一般过程 为了安全起见，引入安全系数S，得： σ ≤ σlim/S 或 σ ≤[σ] S为大于1的数，S过大，虽安全但浪费材料；S过小，虽节省材料，但趋于危险。 注： 2.2 机械零件的主要失效形式、设计准则和一般过程 2.刚度准则 ---零件在载荷作用下产生的弹性变形量不超过机器工作性能所允许的极限值。即： y ≤[y] 零件的实际变形量 许用变形量 3.寿命准则 影响零件寿命的因素主要是腐蚀、磨损和疲劳，前两者还没有实用有效的计算方法。 2.2 机械零件的主要失效形式、设计准则和一般过程 4.耐磨性准则 实用耐磨计算是限制运动副的压强p，即: p ≤ [p] 相对运动速度较高时，还应考虑运动副单位时间单位接触面积的发热量 fpv 。在摩擦系数一定的情况下，可将 pv 值与许用的 [pv] 值进行比较。即: p v ≤ [pv ] 耐磨性准则是针对零件的表面失效，它要求零件在正常使用条件下工作的时间能达到零件的寿命。 兰州理工大学技术工程学院 兰州理工大学技术工程学院 兰州理工大学技术工程学院